Sistemas de OI - Operación y mantenimiento Aguas Antofagasta v03

Transcripción

BEFESA
Befesa Agua
Sistemas de Ósmosis Inversa:
Aspectos Relevantes en la Operación y Mantenimiento
II Seminario Internacional de Desalación
en Antofagasta. Chile
29 noviembre-1 diciembre 2010
Para un mundo sostenible…
generamos y gestionamos agua.
Fecha
1
BEFESA
Índice
-La Influencia del Diseño en la O&M.
- Etapa de Construcción, Pruebas Iniciales y PeM.
- Organización de la Operación.
- Economía de la Desalación por Ósmosis Inversa.
2
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BEFESA
Índice
3
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BEFESA
La Influencia de la Toma y el Diseño en la O&M
La influencia del diseño en la O&M.
• Idoneidad del diseño para el medio y largo plazo.
• Complejidad del proceso para la O&M (y cualificación del personal disponible
para la operación).
• Coste de inversión y su repercusión en la tarifa.
• Influencia de los consumos energéticos / uso de reactivos.
• Coste del mantenimiento del proceso elegido.
• Vida esperada de los elementos de la planta y vida útil residual.
• Disponibilidad y flexibilidad del sistema.
• Marco regulador: contrato, tarifas eléctricas, impuestos, aranceles, cánones de
vertidos, volatilidad reguladora…
4
4
BEFESA
Pretratamientos y diseño de la planta.
Pretratamiento para agua de tomas abiertas (más exigentes):
Ej.: decantación / DAF y doble filtración bicapa y filtros de cartucho.
Hypochlorite
Sulphuric acid
Coag/Floc
Intake Tower
Pulse
Clarifier
Ferric Chloride
1st Stage
Filtration
Prefiltration Intake Pumps
Unit & Intake
Pit
Air Blowers
Product Water
Pumps
Permeate
Control
Valves
Lime dosing and
Product Water
Tank
Polyelectrolite
Bisulphite
Antiscalant
2ndStage
Buffer tank &
Filtration
Intermediate Pumping
Backwash
Return Control
Valves HV VFD
Membrane
HP feed
Racks
Pumps
VFD
Booster
Pumps
Backwash
Control
Valves
Brine Tank
PX220 ERD’s
8
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BEFESA
Pretratamientos y diseño de la planta.
• Toma abierta: ultrafiltración como pretratamiento con filtros de
seguridad previa del sistema (filtros de disco, tamices,…).
9
9
BEFESA
La influencia del diseño en la O&M.
Influencia de los consumos energéticos:
Consumo específico mensual
Los costes energéticos son el 45% ÷
4,3500
50% de los costes de explotación.
4,3000
4,287
4,276
La planta no consume igual a lo largo de
4,259
4,257
4,2500
su vida útil:
4,2000
kWh/m3
–Desgaste de los equipos rotativos.
–Pérdidas e ineficiencias en equipos
–Falta de equipos que doten de
flexibilidad a la planta.
4,207
4,1978
4,195
4,178
–Envejecimiento de las membranas.
eléctricos.
4,2213
4,2101
4,1952
4,178
4,178
4,181
4,181
4,1259
4,1230
4,1230
3,9823
3,9823
10,000
11,000
4,166
4,1500
4,1461
4,1346
4,1201
4,1259
4,1143
4,1000
4,0458
4,0500
4,0000
3,9881
3,9500
0,000
1,000
4,0447
4,0421
4,0533
3,9909
3,9794
2,000
3,9909
3,9794
3,000
4,000
5,000
6,000
7,000
8,000
9,000
3,9996
12,000
Mes
–Incertidumbres asociadas a las
0 años Clase II
5 años Clase II
10 años Clase II
tolerancias de la norma de aceptación
de los equipos (DIN, ASME,…).
17
17
13,000
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Índice
18
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BEFESA
Índice
19
19
BEFESA
Pruebas Iniciales y Puesta en Marcha
Actuación durante las fases de construcción.
Importancia de los pilotajes previos a la
operación de un sistema.
Objetivos básicos de un piloto:
-Verificación del funcionamiento.
- Optimización de proceso.
- Operación del proceso.
Alcance mínimo de un sistema o subsistema a pilotar.
Programación de las pruebas.
Análisis de resultados desde pº de vª de:
-Eficacia y eficiencia.
-Disponibilidad.
-Viabilidad económica.
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Actuación durante las fases de pruebas y puesta en marcha.
Fases de pruebas y puestas en marcha de la planta. Relevancia para la O&M.
Unas buenas pruebas y puesta en marcha de una planta facilitan el buen desarrollo de una O&M en el corto y
medio plazo y aportan una cantidad de datos para la optimización de la misma.
En estas fases, a modo de ejemplo, es importante considerar:
•Incorporar de forma ordenada el personal
definitivo de O&M durante estas fases.
•Pruebas hidráulicas de los sistemas de tuberías,
alta y baja presión:
•Realización de un buen flushing del sistema
previo a sus pruebas en carga.
-Pruebas de integridad, de flujo, de presión
hidrostática.
•Desinfección y limpiezas a chorro de agua de los
elementos y uso de conservantes, biocidas,
realización de pruebas bacterianas.
-Purgas de aire del sistema.
•Registrar y anticiparse a la influencia final de la
captación en la calidad, cantidad y variabilidad del
agua de alimentación (SDI, turbidez, caudales...).
- Alineación de componentes.
-Aseguramiento de presurizaciones lentas.
•En los sistemas de bombeo:
- Comprobación del sentido de giro.
- Prueba en carga y medida de eficiencias.
•Durante la carga de membranas hacer un buen
registro de su posición.
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Actuación durante las fases de pruebas y puesta en marcha.
Fases de pruebas y puestas en marcha de la planta. Relevancia para la O&M.
•En el sistema de control e instrumentación:
•Desde los primeros arranques de cada unidad:
- Prueba de funcionalidad y fiabilidad, uso de
simuladores, pruebas específicas (disparos,
enclavamientos).
-Llevar un registro exhaustivo y metódico (fichas de
puestas en marcha, analíticas de agua, consumos,
dosis,…).
- Prueba en campo. Prueba de señales, calibración de
instrumentos, tiempos de refresco, operación en
continuo…
-Llevar un libro de incidencias.
-Hacer una lista de pendientes con el constructor
antes de tomar posesión de la planta.
-Utilizar desde el principio el software de
•Estudiar y disponer de lo necesario para la seguridad del normalización de datos.
personal.
•Probar sistemas de limpieza.
•Realización detallada y correcta del Manual de
operación y mantenimiento y del proyecto As-built.
•Comprobar el impacto ambiental de la planta.
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Índice
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Índice
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Organización de la Operación
Personal (organigrama típico).
Recursos Humanos (Organigrama típico)
Jefe de planta
Jefe de mantenimiento
Jefe de proceso
Administración, calidad, seguridad
Eléctrico
Laboratorio
Mecánico
Oficiales de turno
Instrumentación
Ayudantes de Turno
Conservación
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Emergencias y retenes.
• Tanto el jefe de planta como el encargado del mantenimiento deberán estarán
constantemente localizables por teléfono móvil.
Formación del personal.
• La formación del personal es fundamental a la hora de gestionar una desaladora.
La formación básica será:
- Formación para explotación.
- Formación en prevención.
- Formación en lucha contra incendios.
- Formación sobre primeros auxilios.
- Formación sobre manejo de productos químicos.
- Formación sobre riesgos en equipos eléctricos de baja tensión.
- Curso de prevención de trabajos en altura.
- Curso de trabajo en espacios confinados.
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BEFESA
Operación de la planta. Control de los Parámetros de funcionamiento.
• En la planta se mantendrá un registro con las consignas y datos de
planta donde quedarán anotados, entre otros:
- Parámetros del agua de aporte: pH, Tº, SS, NTU, etc.
- Dosificaciones de pretratamiento, O.I. y postratamiento.
- Nº de líneas en producción: caudales, presiones, conversión, dP O.I.
- Parámetros de agua permeada y remineralizada: TDS, LSI, …
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Registro de Datos. Parámetros de funcionamiento.
IDAM ALMERIA. DATOS DE LA EXPLOTACION
BASTIDOR Nº :
A
Fecha
Hora
Horas de func.
Alimentación
PRESION (bar)
Permeado
Concentrado
Filtro Arena
deltaP (bar)
Filtro cartucho
Bastidor
Alimentación
Caudal (m3/h)
Permeado
Concentrado
CONVERSION %
Alimentación
µS/cm)
Conductividad (µ
Permeado
Alimentación
Permeado
pH
Salida del Depósito
SDI
ALIMENTACION
Turbidez (NTU)
Temperatura (ºC)
Turbidez (NTU) Agua Tratada
AGUA TRATADA
01/11/2006
8:00
24
62,5
3,8
60,9
0,1
0,91
1,19
706
315
391
45
51190
370
6,83
5,61
7,68
1,1
2,2
21,2
0,58
02/11/2006
8:00
24
62,4
3,8
60,8
0,1
0,92
1,19
703
310
393
45
51180
369
6,86
5,83
7,62
1
2
21,2
0,59
03/11/2006
8:30
24
62
3,8
60,4
0,1
0,91
1,18
700
310
390
44
51100
369
6,84
5,54
8,05
0,9
1,8
21,3
1,22
35
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Operación de la planta. Labores rutinarias.
Entre otras:
•Control del proceso: toma de muestras, análisis de agua, chequeo de
datos de control distribuido y toma de datos realizando rondas por la planta.
•Medida del SDI.
•Lecturas de totalizadores y consumos eléctricos.
•Preparación de los reactivos, revisión mediante aforos de las dosis.
•Lavado de filtros de arena, limpiezas químicas.
•Arranque – parada de líneas del proceso.
• Ajuste de la remineralización y cloración del agua de potable entregada.
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BEFESA
Arranque y Parada de Planta.
Arranques:
1. Alimentación a Planta
• Arranque de la primera bomba de alimentación a válvula cerrada.
• Lenta presurización de las tuberías de alimentación si se hubiera
despresurizado.
• By-pass de proceso y vertido por emisario de la producción
• Arranque progresivo del resto de bombas de alimentación requeridas
continuando con by-pass hasta capacidad de vertido máximo por
emisario.
• Esperar estabilización de la calidad y presiones.
• Pasar a producción del pretratamiento by-passeando después de él a
emisario.
2. Pretratamiento
• Comenzar a pasar agua por la línea de pretratamiento.
Preferiblemente unidad a unidad progresivamente.
• Chequear parámetros de calidad a la salida de cada unidad que se
vaya incorporando y ajustar dosificación correspondiente hasta obtener
calidad esperada a la salida de cada proceso.
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Arranques:
2. Pretratamiento (continuación)
• No pasar a filtros de cartucho hasta tener un SDI < 3 – 5, redox < 250400 mV y Turbidez < 0,1 – 1.
• Incorporar filtros de cartucho y comprobar estabilidad de la pérdida de
carga en lo mismos.
3. Ósmosis Inversa
• Arranque de bastidor a bastidor.
• Previamente a su arranque desplazar con agua de mar cada bastidor
con agua de mar y ventear pasando al menos tres veces el volumen de
agua del bastidor por él.
• Asegurar presión mínima de aspiración de la bomba de alta presión
(>2 bar) y arranque a válvula de impulsión semi-cerrada.
• Apertura controlada (0,7 bar/seg) de la válvula de arranque para evitar
golpes en las membranas (telescoping) o movimiento de
interconectores. Alternativa arranque con VDF.
• Regulación del bastidor con válvula de control del permeado y
contrapresión del rechazo. Dejar válvula de impulsión 100% abierta.
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Arranques:
3. Postratamiento
• No enviar a postratamiento el primer agua de producción de un bastidor
hasta no tener estabilizada la salinidad y haber asegurado que el contenido
del bastidor durante su preservación (bisulfito, biocida) ha sido eliminado.
• Controlar la turbidez y pH en el postratamiento y tomar muestras para
asegurar calidad mínima para poder distribuir antes de sacar producción de
la planta.
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Parada:
1. Osmosis inversa.
• Parar bomba de alta presión sin cerrar válvula de permeado.
• Desplazar el sistema con agua de mar para asegurar la eliminación de
concentrado de la alimentación. Mantener válvula de permeado
abierta para evitar presiones en el permeado superiores a 0,3 – 0,4
bares de la de la alimentación de la membrana (minimiza efecto de
suck-back y desfoliación posible de la membrana).
• Aislar el sistema.
• Preservación (seguir instrucciones de desplazamiento):
- Agua de mar o permeado: hasta un máximo de 30 días
renovando la solución cada 5 días máximo.
- Dilución de bisulfito al 1%: hasta 3 meses.
- Dilución de biocida del tipo y concentración recomendado por el
suministrador: hasta 6 meses
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BEFESA
Parada:
2. Pretratamiento
• Para bombeos de alimentación de agua de mar progresivamente
manteniendo presiones y reducción caudal.
• Aislar unidad a unidad del proceso manteniendo presiones en aparatos
a presión y niveles en depósitos.
• En preservación es posible mantener las unidades cloradas o con
biocidas y es importante mantener el sistema lleno y/o presurizado.
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BEFESA
Operación de la planta. Problemas durante la operación.
La toma de datos de la planta, especialmente la de los bastidores de ósmosis,
permite la evaluación y análisis tras su normalización.
Son varios los problemas que pueden presentarse, su rápida detección y la corrección
del problema permite alargar la vida de las membranas.
Table 8.1 Cortesía de Dow Chemical
44
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BEFESA
Diagnóstico de problemas en la OI. Problemas durante
la operación.
46
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BEFESA
Diagnóstico de problemas en la OI. Problemas durante
la operación.
47
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BEFESA
Proceso de ensuciamiento de la membrana – Síntomas de ensuciamiento de
la membrana.
•
Incremento de alimentación – presión diferencial de la salmuera.
•
Descenso del flujo producto normalizado
•
Aumento de flujo producto normalizado.
•
Aumento del paso de sal normalizado.
•
Disminución del paso de sal normalizado.
48
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BEFESA
Proceso de ensuciamiento de la membrana – Identificación de las
condiciones de ensuciamiento.
Fuente: Mark Wilf. Membrane Desalination Technology. 2007 Balaban
Desalination Publications
49
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BEFESA
Trabajos de mantenimiento y conservación.
• Una desaladora es una instalación industrial de funcionamiento
continuo, se debe asegurar la máxima disponibilidad.
•Se debe establecer un plan de mantenimiento, preventivo y predictivo.
Utilizaremos para ello el proyecto y manuales de equipos.
• Hay que disponer de repuestos en planta en previsión de averías, para
parar el proceso lo mínimo posible: desde un fusible a bombas de alta presión de
reserva.
• Se suele disponer de una parada anual programada (varios días)
para las labores de mantenimiento.
• La formación del personal de mantenimiento debe ser elevada, tienen
que ser independientes de los especialistas de los equipos comprados, para
evitar en lo máximo sus visitas a menos que sea imprescindible.
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BEFESA
Mantenimiento mecánico.
Las tareas son:
•Cambios de aceites y engrases.
•Seguimiento de equipos: control de Tº, vibraciones, rendimientos, etc.
•Control de fugas de agua, aire.
•Revisión general de la instalación: corrosiones, espesores tuberías, limpieza.
•Chequeo periódico de la alineación de bombas, dosificaciones de reactivos,
equipos a presión.
•Verificación de los parámetros de la instrumentación.
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BEFESA
Operaciones de Mantenimiento y Conservación
Mantenimiento mecánico.
Equipos con los que nos encontramos.
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54
BEFESA
Mantenimiento eléctrico e instrumentación.
•Revisión periódica de cuadros eléctricos en funcionamiento: medidas de
consumos, aislamientos, ruidos y vibraciones, temperaturas de circuitos.
•Limpieza preventiva de los cuadros, eliminación de humedades.
•Verificación periódica de las protecciones de los circuitos.
•Revisión de las líneas eléctricas (megueado de cables).
•Mantenimiento de los centros de transformación.
•Comprobación del estado de las conexiones de motores, instrumentación
y control distribuido.
•Verificación de las medidas de la instrumentación utilizando otros medios:
patrones de medida, instrumentación de laboratorio, curvas de bombas,
fórmulas.
•Chequeo de conexiones de instrumentación: comprobación señales
campo-PLC, ausencia de tensiones que distorsionen las lecturas, ausencia
de corrosiones, conexionado de puestas a tierra.
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BEFESA
Operaciones de Mantenimiento y Conservación
Mantenimiento eléctrico e instrumentación.
Equipos con los que nos encontramos.
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BEFESA
Índice
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BEFESA
Índice
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BEFESA
Economía de la Desalación por Ósmosis Inversa
Economía de la desalación. Estructura de costes.
Distribución de los costos totales anuales Idam A: pretratamiento sin UF
(0,593 €/m3)
Total costos fijos
11,93%
Distribución de los costos totales anuales Idam B: pretratamiento con UF
(0,676 €/m3)
Total costos fijos
8,28%
Total costos variables
33,68%
Total costos variables
33,46%
Amortización de la
inversión
54,39%
Amortización de la
inversión
58,26%
62
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BEFESA
Economía de la Desalación por Ósmosis Inversa
Economía de la desalación. Estructura de costes.
Distribución de los costos anuales de explotación Idam: pretratamiento convencional
(0,285 €/m3)
Reposición de membranas ósmosis
Personal
Reposición de cartuchos
3,33%
6,27%
2,20%
Reactivos postratamiento
10,10%
Mantenimiento
6,16%
Conservación
5,87%
Análisis y ensayos
0,22%
Reactivos pretratamiento
12,34%
Administración y varios
7,63%
Energía eléctrica
45,88%
63
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Estructura de Costes de la O&M.
Variabilidad Posible del Resultado del Operador
30,00%
25,00%
20,00%
15,00%
Euros
10,00%
5,00%
0,00%
-5,00%
-10,00%
-15,00%
-20,00%
-25,00%
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
Años
Minimo
Esperado
Máximo
Son múltiples los factores que afectan al resultado de la O&M de una desaladora.
71
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BEFESA
Befesa Agua
Muchas Gracias
Para un mundo sostenible…
generamos y gestionamos agua.
Fecha
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Sistemas de OI - Operación y mantenimiento Aguas Antofagasta v03

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